1、CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY設(shè) 計(jì) 說 明 書項(xiàng)目名稱： 電子搶答器 二級(jí)學(xué)院： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)： 10電二 學(xué)生姓名： 宋健 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 莊志紅 職稱： 副教授 起止時(shí)間：2013年 12月9日 2013年 12月20日日日 目 錄1 引言12 功能概述12.1搶答器工作原理12.2設(shè)計(jì)目的與要求22.3設(shè)計(jì)任務(wù)22.4運(yùn)行環(huán)境及工具33 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)33.1芯片的選擇43.2原理及電路總框圖53.3晶振復(fù)位及開始搶答電路63.4選手搶答鍵63.5顯示與顯示驅(qū)動(dòng)電路64 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)74.1系統(tǒng)主程序設(shè)

2、計(jì)74.2系統(tǒng)流程圖84.3程序清單105 系統(tǒng)仿真結(jié)果165.1開始搶答仿真165.2搶答犯規(guī)仿真175.3搶答成功仿真176 課程設(shè)計(jì)的總結(jié)與體會(huì)237參考文獻(xiàn)231 引言當(dāng)今的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，選拔人才，評(píng)選優(yōu)勝，知識(shí)競(jìng)賽之類的活動(dòng)愈加頻繁，那么也就必然離不開搶答器。而現(xiàn)在的搶答器有著數(shù)字化，智能化的方向發(fā)展，這就必然提高了搶答器的成本。鑒于現(xiàn)在小規(guī)模的知識(shí)競(jìng)賽越來越多，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的小型搶答器必將大有市場(chǎng)。本搶答器與其他搶答器電路相比較有分辨時(shí)間極短、結(jié)構(gòu)清晰，成本低、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，并且還有防作弊功能。因此，我們制作了這款簡(jiǎn)易多路（十六路）數(shù)字搶答器摒棄了成本高、體積大、操作復(fù)

3、雜。我們采用了數(shù)字顯示器直接指示，自動(dòng)鎖存顯示結(jié)果，因而本搶答器具有顯示直觀，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。而且在顯示時(shí)搶答器會(huì)發(fā)出蜂鳴聲使效果更為生動(dòng)。工廠、學(xué)校和電視臺(tái)等單位常舉辦各種智力競(jìng)賽, 搶答記分器是必要設(shè)備。2 功能概述2.1搶答器工作原理搶答器的工作原理是采用單片機(jī)最小系統(tǒng)，用查詢式鍵盤進(jìn)行搶答。采用動(dòng)態(tài)顯示組號(hào)。主持人按下開始搶答鍵才可以搶答。主持人沒有按下開始搶答按紐（P3.2），有人搶答則搶答違規(guī)，報(bào)警并顯示組號(hào)，主持人按下開始搶答開關(guān)重新?lián)尨?。主持人按下開始搶答按紐（P3.3），數(shù)碼管10秒倒計(jì)時(shí)（10秒內(nèi)搶答有效），有人在10秒搶答，3秒開始20秒倒計(jì)時(shí)（20秒內(nèi)必須回答完問題）。

4、20秒后主持人按下復(fù)位開關(guān)為下一題的搶答做準(zhǔn)備。單片機(jī)最小系統(tǒng)、搶答按鍵模塊（四位并行數(shù)碼顯示、4*4矩陣式鍵盤）、顯示模塊、顯示驅(qū)動(dòng)模塊、搶答開關(guān)模塊。2.2設(shè)計(jì)目的與要求(1)熟悉電路，理解各個(gè)元件之間的控制流程。(2)熟悉PROTEUS運(yùn)行環(huán)境。(3)熟練掌握匯編語言，調(diào)用中斷子程序和對(duì)端口進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)的操作。(4)理解掌握搶答器的原理及電路設(shè)計(jì)2.3設(shè)計(jì)任務(wù)(1)多路數(shù)字搶答器的硬件和軟件設(shè)計(jì)(2)分析電路圖(3)畫出程序流程圖(4)編寫代碼(5)程序分析與調(diào)試2.4運(yùn)行環(huán)境及工具(1)WINDOWS XP系統(tǒng)(2)PROTUES軟件 (3)匯編編譯環(huán)境、匯編語言3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1

5、芯片的選擇3.1四位一體數(shù)碼管引腳圖圖3 四位一體數(shù)碼管引腳圖 3.2、STC89C52介紹1、 STC89C52主要功能及DIP封裝STC89C52是由深圳宏晶科技公司生產(chǎn)的與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出管腳相兼容的單片機(jī)。STC89C52主要功能如表1所示，其DIP封裝如圖2所示表1：STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠

6、和喚醒功能2、 STC89C52引腳介紹 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）STC89C5

7、2單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.73.2原理及電路總框圖圖3.2 搶答器總原理圖3.3 晶振復(fù)位及開始搶答電路晶振的頻率為12MHZ，提供89C51的時(shí)鐘脈沖使89C51工作，復(fù)位電路是單片機(jī)初始化，使單片機(jī)重新開始執(zhí)行程序。當(dāng)

8、復(fù)位開關(guān)按下RST由低電平變?yōu)楦唠娖?，則程序從頭開始執(zhí)行，在此次課程設(shè)計(jì)電路中當(dāng)一個(gè)問題結(jié)束主持人后按下復(fù)位開關(guān)后進(jìn)行下一題的準(zhǔn)備。 圖3.3 晶振復(fù)位及開始搶答電路3.3選手搶答鍵（矩陣式鍵盤）89C51的P1口做一個(gè)4*4的行列式鍵盤。P1.0至P1.3輪流輸出低電平在軟件查詢P1.4至P1.7的電平變化來輸入組號(hào)。給每一個(gè)選手編號(hào)1至16，當(dāng)選手按下按鈕時(shí)，電平變化從P1口輸入，經(jīng)單片機(jī)處理后從P0輸出由數(shù)碼管顯示搶答者編號(hào)。 圖3.4 選手搶答電路3.4顯示與顯示驅(qū)動(dòng)電路此電路包括顯示和驅(qū)動(dòng)，顯示采用數(shù)碼管，驅(qū)動(dòng)用三極管PNP。數(shù)碼管要顯示搶答違規(guī)者編號(hào)、搶答10秒倒計(jì)時(shí)、正常搶答者編

9、號(hào)和回答問題時(shí)間20秒倒計(jì)時(shí)，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示。驅(qū)動(dòng)電路PNP發(fā)射極接+5V電壓，當(dāng)基極為低電平是集電極為高電平則能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管使其顯示數(shù)字。因?yàn)镻NP是模擬器件而數(shù)碼管為數(shù)字器件，PNP的集電極如果不接一個(gè)較大的電阻顯示就會(huì)出問題。所以在PNP的集電極接了一個(gè)10千歐的電阻。圖4.3 顯示與顯示驅(qū)動(dòng)電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)為了能夠達(dá)到搶答的公平、公正、合理，應(yīng)該在主持人發(fā)布搶答命令之前必須先設(shè)定搶答的時(shí)間，因而在編開始搶答前的程序得先編寫設(shè)定時(shí)間的程序，當(dāng)時(shí)間設(shè)好了之后，主持人按開始鍵發(fā)布搶答命令，若在主持人未按開始鍵之前，有選手提前答題，則為違規(guī)搶答，蜂鳴器會(huì)發(fā)出警告聲，并

10、在顯示器上顯示犯規(guī)的選手編號(hào)。當(dāng)有選手搶答成功，則程序打開定時(shí)中斷開始倒計(jì)時(shí)，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，編寫鍵盤掃描程序，其他選手在此之后按鍵無效。當(dāng)在掃描到有人按下了搶答鍵，馬上關(guān)閉T0、調(diào)用顯示程序、封鎖鍵盤。4.2系統(tǒng)流程圖4.2.1硬件復(fù)位流程圖開 始初始化讀鍵盤是否有鍵按下調(diào)用顯示搶答違規(guī)并報(bào)警子程序中斷條件是否滿足進(jìn)入中斷程序NNYY圖4.2.1 硬件復(fù)位流程圖4.2.2系統(tǒng)程序流程圖NY開中斷并響聲提示設(shè)定定時(shí)器初值并啟動(dòng)定時(shí)器10秒搶答倒計(jì)時(shí)開始顯示調(diào)用讀鍵子程序作為延時(shí)程序是否有按鍵按下10到時(shí)中斷并返回調(diào)用搶答者獲得回答的子程序 圖 4.2.2 系統(tǒng)程序流程圖4.2.3顯示搶

11、答違規(guī)流程圖開始報(bào)警提示兩次顯示違者編號(hào)圖4.2.3顯示搶答違規(guī)流程圖4.2.4搶答成功流程圖圖開始響聲提示設(shè)定定時(shí)器初值并啟動(dòng)顯示搶答者且3秒后20秒倒計(jì)時(shí)20秒回答問題時(shí)間到并響聲提示RET圖4.24搶答成功流程圖4.3 程序清單 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP ESS1 ORG 0100HMAIN:SETB EA SETB EX1 SETB IT1 ;外部中斷1初始化 L16:MOV P1,#0FFH MOV R2,#00H CLR P1.0 INC R2 JB P1.4,L0 LCALL DE0 L0:INC R2 JB P1.5,L1 LCALL

12、 DE0 L1:INC R2 JB P1.6,L2 LCALL DE0 L2:INC R2 JB P1.7,L3 LCALL DE0 L3:SETB P1.0 CLR P1.1 INC R2 JB P1.4,L4 LCALL DE0 L4:INC R2 JB P1.5,L5 LCALL DE0 L5:INC R2 JB P1.6,L6 LCALL DE0 L6:INC R2 JB P1.7,L7 LCALL DE0 L7:SETB P1.1 CLR P1.2 INC R2 JB P1.4,L8 LCALL DE0 L8:INC R2 JB P1.5,L9 LCALL DE0 L9:INC R2

13、 JB P1.6,L10 LCALL DE0 L10:INC R2 JB P1.7,L11 LCALL DE0 L11:SETB P1.2 CLR P1.3 INC R2 JB P1.4,L12 LCALL DE0 L12:INC R2 JB P1.5,L13 LCALL DE0 L13:INC R2 JB P1.6,L14 LCALL DE0 L14:INC R2 JB P1.7,L15 LCALL DE0 L15:LJMP L16 ;讀行列式鍵盤 ESS1:MOV 70H,#30D ;外部中斷1 MOV R7,#0CH CLR P3.0 S2:LCALL DELAY DJNZ 70H,S2

14、 SETB P3.0 ;蜂鳴器提示開始搶答 MOV TMOD,#B MOV R3,#0AH L20:MOV 55H,#14H L19:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H ;定時(shí)器1初始化 SETB TR1 ;啟動(dòng)定時(shí)器1 MOV A,R3 MOV B,#0AH DIV AB MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV 53H,A CLR P2.4 MOV P0,53H LCALL DELAY1 SETB P2.4 MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV 54H,A CLR P2.5 MOV P0,54H LCALL DELAY1 SETB P2

15、.5 L18:JNB TF1,L18 CLR TF1 DJNZ 55H,L19 DEC R3 CJNE R7,#00H,D6 LJMP D5 D6:CJNE R3,#0FFH,L21 LJMP L22 L21:LJMP L20 ;搶答倒計(jì)時(shí) L22:MOV 73H,#02D S5:MOV 70H,#20D MOV 71H,#20H CLR P3.0 S4:LCALL DELAY DJNZ 70H,S4 SETB P3.0 S6:LCALL DELAY DJNZ 71H,S6 DJNZ 73H,S5 ;搶答倒計(jì)時(shí)時(shí)間到聲音提示 D5:RETI DE0:MOV DPTR,#TAB ;搶答違規(guī)報(bào)警并

16、顯示搶答違規(guī)組號(hào) MOV A,R2 MOV B,#0A S10:MOV 72H,#20D MOV 73H,#10D CLR P3.0 S8:LCALL LCC DJNZ 72H,S8 SETB P3.0 S9:LCALL LCC DJNZ 73H,S9 DJNZ 71H,S10 L17:LCALL LCC LJMP L17 LCC:CLR P2.4 MOV P0,50H LCALL DELAYDELAY1:MOV P1,#0FFH ;正常搶答讀鍵 MOV R4,#250D W17:MOV R2,#00H CLR P1.0 INC R2 JB P1.4,W0 LCALL DE1 W0:INC R

17、2 JB P1.5,W1 LCALL DE1 W1:INC R2 JB P1.6,W2 LCALL DE1 W2:INC R2 JB P1.7,W3 LCALL DE1 W3:SETB P1.0 CLR P1.1 INC R2 JB P1.4,W4 LCALL DE1 W4:INC R2 JB P1.5,W5 LCALL DE1 W5:INC R2 JB P1.6,W6 LCALL DE1 W6:INC R2 JB P1.7,W7 LCALL DE1 W7:SETB P1.1 CLR P1.2 INC R2 JB P1.4,W8 LCALL DE1 W8:INC R2 JB P1.5,W9 L

18、CALL DE1 W9:INC R2 JB P1.6,W10 LCALL DE1 W10:INC R2 JB P1.7,W11 LCALL DE1 W11:SETB P1.2 CLR P1.3 INC R2 JB P1.4,W12 LCALL DE1 W12:INC R2 JB P1.5,W13 LCALL DE1 W13:INC R2 JB P1.6,W14 LCALL DE1 W14:INC R2 JB P1.7,W15 LCALL DE1 W15:DJNZ R4,W16 LJMP W18 W16:LJMP W17 W18:RET DE1:MOV P1,#0FFH ;搶答成功聲音提示及回答

19、問題時(shí)間20秒倒計(jì)時(shí) MOV 70H,#20D CLR P3.0 S3:LCALL DELAY DJNZ 70H,S3 SETB P3.0 SETB P2.0 SETB P2.1 MOV DPTR,#TAB MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV 56H,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV 57H,A MOV TMOD,#B MOV R5,#16H L32:MOV R6,#14H L31:MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 CLR P2.4 MOV P0,56H LCALL DELAY S

20、ETB P2.4 CLR P2.5 MOV P0,57H LCALL DELAY SETB P2.5 CJNE R5,#14H,L34 LJMP L35L34: JC L35 LJMP L30L35: MOV A,R5 MOV B,#0AH DIV AB MOVC A,A+DPTR MOV 58H,A MOV A,B MOVC A,A+DPTR MOV 59H,A CLR P2.6 MOV P0,58H LCALL DELAY SETB P2.6 CLR P2.7 MOV P0,59H LCALL DELAY SETB P2.7 L30:JNB TF0,L30 CLR TF0 DJNZ R6,

21、L31 DEC R5 CJNE R5,#0FFH,L32 MOV P1,#0FFH MOV 70H,#50D CLR P3.0 S7:LCALL DELAY DJNZ 70H,S7 SETB P3.0 MOV P2,#0FFH MOV R3,#00H MOV R7,#00H RETDELAY:MOV 51H,#10D ;延時(shí)子程序 D0:MOV 52H,#248D D1:DJNZ 52H,D1 DJNZ 51H,D0 RET TAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H END5 系統(tǒng)仿真結(jié)果5.1開始搶答仿真 主持人按開始按鈕后，進(jìn)入搶答10秒倒計(jì)時(shí)。圖5.1.1 10秒搶答倒計(jì)時(shí)開始圖5.1.2 10秒搶答倒計(jì)時(shí)結(jié)束5.2搶答犯規(guī)仿真 若在主持人還未按開始按鈕時(shí)，就搶答則為搶答犯規(guī)。仿真為4號(hào)犯規(guī)。圖5.2.1 未開始狀態(tài)圖5.2.2 4號(hào)選手犯規(guī)搶答5.3搶答成功仿真主持人按開始按鈕后，10秒內(nèi)搶答則為成功搶答。仿真為15號(hào)選手成功搶答，搶答后進(jìn)入20秒倒計(jì)時(shí)答題時(shí)間。圖5.3.1 10秒搶答倒計(jì)時(shí)開始圖5.3.2 15號(hào)選手成功搶答6 課程設(shè)計(jì)的總結(jié)與體會(huì)通過本次科研實(shí)踐使我對(duì)proteus仿真軟件的使用和匯編語